A quebra do transporte nas células cerebrais pode levar à doença de Alzheimer, Parkinson

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Depois de estudar o processo em camundongos e moscas, os cientistas sugerem que a falha no transporte de máquinas moleculares que quebram proteínas nas células pode estar no coração de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson.

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Mecanismos de transporte defeituosos nas células nervosas podem levar à neurodegeneração na doença de Alzheimer ou Parkinson.

A capacidade de desmontar proteínas danificadas, com formato incorreto ou excedentes aos requisitos é uma função crucial nas células vivas. Esse processo ocorre em locais específicos dentro da célula.

Alguns desses locais podem estar a mais de 1 metro do corpo celular dos neurônios, ou células nervosas, porque ficam ao longo de seus axônios, que são longas fibras finas que os ligam a outros neurônios.

As células usam máquinas moleculares complexas chamadas proteassomas para decompor proteínas em seus locais específicos de atividade.

Uma das características da doença neurodegenerativa é o acúmulo de proteínas que falharam em quebrar.

Exemplos incluem o acúmulo de beta-amilóide na doença de Alzheimer e alfa-sinucleína na doença de Parkinson.

À medida que as proteínas não degradadas se acumulam, elas se aderem a outras substâncias, obstruindo as células cerebrais e interrompendo sua função. As células eventualmente param de funcionar e morrem.

Falha no transporte

A nova pesquisa, realizada por cientistas da Universidade Rockefeller, em Nova York, NY, apóia a idéia de que a falha no transporte de proteassomas pode ser uma causa do acúmulo de proteínas que ocorre na doença neurodegenerativa.

Os pesquisadores relatam suas descobertas em dois artigos recentes – um em Célula de Desenvolvimento e o outro em PNAS.

"Este é o primeiro estudo a encontrar um mecanismo pelo qual os proteassomas são movidos para terminações nervosas para realizar seu trabalho", diz o professor Hermann Steller, autor sênior dos dois estudos.

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"Quando esse mecanismo é interrompido", acrescenta, "há graves consequências para a função e a sobrevivência a longo prazo das células nervosas".

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No primeiro estudo, ele e seus colegas investigaram proteassomas em moscas da fruta e ratos. Lá, eles descobriram que o inibidor da proteína proteassoma 31 (PI31) é essencial para o transporte de proteassomas nos axônios dos neurônios.

Parece que o PI31 ajuda os proteassomas a se acoplarem aos motores moleculares que os transportam, além de promover o movimento dos motores. Sem PI31, o transporte proteassoma cessa.

Manipulação de genes lança mais luz

No segundo estudo, os pesquisadores investigaram o PI31 mais detalhadamente, manipulando seu gene.

Eles projetaram ratos com silêncio PI31 genes em dois tipos de células cerebrais que possuem axônios longos.

Com o gene desligado, essas células não poderiam produzir proteína PI31 e transportar proteassomas.

Os cientistas viram como isso levou a um acúmulo de proteínas anormais nas extremidades dos longos axônios, ou "nas pontas distais dos neurônios".

Eles também viram que os neurônios com PI31 desaparecido pareciam estranhos.

Os "defeitos estruturais" eram particularmente visíveis nos ramos dos axônios e nas sinapses, que formam as junções entre os neurônios.

"Notavelmente, essas mudanças estruturais se tornaram progressivamente mais severas com a idade", observa o Prof. Steller.

Ele explica que, quando observaram os ratos com esses defeitos, os lembrou "dos graves defeitos comportamentais e anatômicos que vemos em algumas doenças neurogenerativas humanas".

Potencial para novos tratamentos

Os pesquisadores acreditam que suas descobertas aumentarão o conhecimento sobre o papel do PI31 nas doenças neurodegenerativas.

Por exemplo, existe um tipo grave de Parkinson que atinge mais cedo na vida do que outros tipos devido a uma mutação no PARK15 gene.

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Os cientistas propuseram isso porque PARK15 interage com o PI31, sua interrupção pode interferir na atividade do proteassoma.

Os pesquisadores já estão explorando como usar o PI31 e moléculas com as quais ele interage como alvos de drogas.

Eles esperam que isso leve a tratamentos que intervenham no início do processo da doença, uma vez que o PI31 é ativo durante a formação inicial de células nervosas.

Outra avenida que eles estão buscando é como fazer com que o transporte proteassoma interrompido se mova novamente.

Embora a nova pesquisa se concentre nos mecanismos de acúmulo de proteínas, o Prof. Steller não acredita que seja uma causa raiz, mas mais um sintoma de algo maior que está acontecendo.

"Nosso trabalho sugere que ele realmente começa com um defeito local nos proteassomas, resultando na falha em degradar proteínas que são críticas para a função nervosa ".

Hermann Steller

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